MINOS

Лицевая сторона дальнего детектора MINOS. Слева - диспетчерская, а справа - фреска.

Поиск нейтринных осцилляций главного инжектора (MINOS ) был физика элементарных частиц эксперимент, предназначенный для изучения явления осцилляций нейтрино, впервые обнаруженных в эксперименте Супер-Камиоканде (Супер-К) в 1998 году. Нейтрино произведенные NuMI («Нейтрино в главном инжекторе») каналом в Фермилаб около Чикаго наблюдаются на двух детекторах, один очень близко к тому месту, где создается луч (ближний детектор), и еще один очень большой Детектор ger в 735 км на севере Миннесота (дальний детектор).

Эксперимент MINOS начал регистрировать нейтрино из пучка NuMI в феврале 2005 года. 30 марта 2006 года коллаборация MINOS объявила, что анализ исходных данных, собранных в 2005 году, согласуется с осцилляциями нейтрино, с осцилляцией параметры, которые согласуются с измерениями Super-K. MINOS получил последние нейтрино из луча NUMI в полночь 30 апреля 2012 года. Он был обновлен до MINOS +, который начал сбор данных в 2013 году. 29 июня 2016 года эксперимент был остановлен, а дальний детектор был разобран и снят.

• 1 Детекторы
• 2 Пучок нейтрино
• 3 Физические цели и результаты
  • 3.1 Время пролета нейтрино
• 4 Ссылки
• 5 Внешние ссылки

Служебное здание MINOS в Фермилабе, вход в подземный зал MINOS, в котором находится ближний детектор.

В эксперименте используются два детектора.

• Ближний детектор аналогичен дальнему детектору по конструкции, но меньше по размеру и имеет массу 980 тонн (т). Он расположен в Фермилабе, в нескольких сотнях метров от графитовой мишени, с которой взаимодействуют протоны, и примерно в 100 метрах под землей. Ввод в эксплуатацию ближнего детектора был завершен в декабре 2004 года, и теперь он полностью готов к работе.
• Дальний детектор имеет массу 5,4 кт. Он расположен в шахте Судан в Северной Миннесоте на глубине 716 метров. Дальний детектор полностью введен в эксплуатацию с лета 2003 года и принимает данные космических лучей и атмосферных нейтрино с самого начала его создания.

Оба детектора MINOS сделаны из стали . - сцинтиллятор отбор проб калориметры, сделанные из чередующихся плоскостей из намагниченной стали и пластиковых сцинтилляторов. Магнитное поле заставляет путь мюона, образованного в мюонном нейтрино взаимодействии, изгибаться, что позволяет различать взаимодействия с нейтрино от тех, у кого есть антинейтрино. Эта особенность детекторов MINOS позволяет MINOS искать CPT-нарушение с помощью атмосферных нейтрино и антинейтрино.

Целевой холл NuMI (слева), начальная точка туннеля NuMI с главным инжектором на заднем плане.

Для создания луча NuMI , 120 ГэВ Импульсы протонов главного инжектора поражают водоохлаждаемую графитовую мишень. В результате взаимодействия протонов с материалом мишени образуются пионы и каоны, которые фокусируются системой магнитных рупоров. Нейтрино от последующих распадов пионов и каонов образуют нейтринный пучок . Большинство из них - мюонные нейтрино с небольшим загрязнением электронными нейтрино. Взаимодействие нейтрино в ближнем детекторе используется для измерения начального потока нейтрино и энергетического спектра. Поскольку они слабо взаимодействуют и поэтому обычно проходят через вещество, подавляющее большинство нейтрино проходят через ближний детектор и 734 км скальных пород, затем через дальний детектор и уходят в космос. На пути к Судану около 20% мюонных нейтрино осциллируют в другие ароматы.

MINOS измеряет разницу в составе нейтринного пучка и распределении энергии в ближнем и дальнем детекторах с целью получения прецизионных измерений разности квадратов масс нейтрино и угла смешивания. Кроме того, MINOS следит за появлением электронных нейтрино в дальнем детекторе и будет либо измерять, либо устанавливать предел вероятности осцилляции мюонных нейтрино в электронные нейтрино.

29 июля 2006 г. коллаборация MINOS опубликовала статью, в которой приводятся их первоначальные измерения параметров осцилляций по исчезновению мюонных нейтрино. Это: Δm. 23= 2,74 + 0,44. -0,26 × 10 эВ / c и sin (2θ 23)>0,87 (68% доверительный интервал ).

В 2008 г., MINOS опубликовал следующий результат, используя более чем в два раза превышающие предыдущие данные (3,36 × 10 протонов на мишени; это включает первый набор данных). Это наиболее точное измерение Δm. Результаты следующие: Δm. 23= 2,43 + 0,13. −0,13 × 10 эВ / c и sin (2θ 23)>0,90 (90% доверительный интервал ).

В 2011 году приведенные выше результаты были обновлены снова с использованием более чем двойных данных образец (воздействие 7,25 × 10 протонов на мишень) и улучшенная методология анализа. Результаты: Δm. 23= 2,32 + 0,12. -0,08 × 10 эВ / c и sin (2θ 23)>0,90 (90% доверительный интервал).

В 2010 и 2011 годах MINOS сообщил о результатах, согласно которым существует разница в исчезновении и, следовательно, в массах антинейтрино и нейтрино, что нарушит симметрию CPT. Однако после оценки дополнительных данных в 2012 году MINOS сообщил, что этот пробел ликвидирован и превышения нет.

Результаты измерения космических лучей дальним детектором MINOS показали, что существует сильная корреляция между измеренными космическими лучами высоких энергий и температурой стратосферы. Впервые показано, что суточные вариации вторичных космических лучей от подземного мюонного детектора связаны с метеорологическими явлениями планетарного масштаба в стратосфере, такими как Внезапное стратосферное потепление, а также сменой времен года.. Дальний детектор MINOS также может наблюдать уменьшение космических лучей, вызванное Солнцем и Луной

Время пролета нейтрино

В 2007 году эксперимент с детекторы MINOS обнаружили, что скорость нейтрино 3 ГэВ составляет 1,000051 (29) c при уровне достоверности 68%, а при уровне достоверности 99% - в диапазоне от 0,999976 c до 1,000126 c. Центральное значение было выше скорости света; однако погрешность была достаточно велика, чтобы результат также не исключал скорости меньше или равной световой при этом высоком уровне достоверности.

После модернизации детекторов для проекта в 2012 году MINOS скорректировал их первоначальный результат и нашли согласие со скоростью света с разницей во временах прибытия нейтрино и света в -0,0006% (± 0,0012%). Дальнейшие измерения будут проводиться.

1. ^«Эксперимент MINOS проливает свет на тайну исчезновения нейтрино» (пресс-релиз). 30 марта 2006 г. Архивировано с оригинального 19 сентября 2007 г. Дата обращения 03.08.2009.
2. ^«Диапазоны подпрограммы выполнения MINOS Run Period (MRPRSR)». Проверено 4 ноября 2012 г.
3. ^Де Йонг, Джеффри (12 сентября 2012 г.). «Окончательные» результаты MINOS » (PDF). Проверено 13 декабря 2012 г.
4. ^Цананкос, G; и другие. (2011). «MINOS +: Предложение к FNAL по запуску MINOS с пучком NuMI средней энергии» (PDF). Fermilab-Proposal-1016.
5. ^Олмстед, Молли (01.08.2016). «Фермилаб прощается с MINOS». Национальная ускорительная лаборатория Ферми. Проверено 16 мая 2017 г.
6. ^Басу, Парома (30 марта 2006 г.). «Физики говорят, что многомиллионный эксперимент плавно продвигается». Висконсин Интернет. Проверено 14 августа 2015 года.
7. ^«Карта сайта NuMI / MINOS». Фермилаб. Проверено 14 августа 2015 г.
8. ^Д.Г. Майкл; и другие. (2006). «Наблюдение исчезновения мюонных нейтрино детекторами MINOS в нейтринном пучке NuMI». Письма о физической экспертизе. 97(19): 191801. arXiv : hep-ex / 0607088. Bibcode : 2006PhRvL..97s1801M. doi : 10.1103 / PhysRevLett.97.191801. PMID 17155614.
9. ^стр. Адамсон; и другие. (2008). «Исследование исчезновения мюонных нейтрино с использованием нейтринного пучка главного инжектора Фермилаб». Physical Review D. 77(7): 072002. arXiv : 0711.0769. Bibcode : 2008PhRvD..77g2002A. doi : 10.1103 / PhysRevD.77.072002.
10. ^П. Адамсон; и другие. (2008). «Измерение осцилляций нейтрино детекторами MINOS в пучке NuMI». Письма о физических проверках. 101 (13): 131802. arXiv : 0806.2237. Bibcode : 2008PhRvL.101m1802A. doi : 10.1103 / PhysRevLett.101.131802. PMID 18851439.
11. ^стр. Адамсон; и другие. (2011). «Измерение масс-расщепления нейтрино и смешивания ароматов с помощью MINOS». Письма о физических проверках. 106 (18): 181801. arXiv : 1103.0340. Bibcode : 2011PhRvL.106r1801A. doi : 10.1103 / PhysRevLett.106.181801. PMID 21635083.
12. ^«Новые измерения эксперимента MINOS, проведенного Фермилабом, предполагают разницу в ключевом свойстве нейтрино и антинейтрино». Пресс-релиз Фермилаб. 14 июня 2010 г. Источник: 14 декабря 2011 г.
13. ^MINOS Collaboration (2011). «Первое прямое наблюдение исчезновения мюонного антинейтрино». Письма с физическим обзором. 107 (2): 021801. arXiv : 1104.0344. Bibcode : 2011PhRvL.107b1801A. doi : 10.1103 / PhysRevLett.107.021801. PMID 21797594.
14. ^MINOS Collaboration (2011). «Поиски исчезновения мюонных антинейтрино в нейтринном пучке NuMI». Физический обзор D. 84 (7): 071103. arXiv : 1108.1509. Bibcode : 2011PhRvD..84g1103A. doi : 10.1103 / PhysRevD.84.071103.
15. ^«Эксперимент Фермилаб объявляет о лучшем в мире измерении ключевого свойства нейтрино». Пресс-релиз Фермилаб. 5 июня 2012 г. Получено 20 июня 2012 г.
16. ^MINOS Collaboration (2012). «Улучшенное измерение исчезновения мюонных антинейтрино в MINOS». Письма с физическим обзором. 108 (19): 191801. arXiv : 1202.2772. Bibcode : 2012PhRvL.108s1801A. doi : 10.1103 / PhysRevLett.108.191801. PMID 23003026.
17. ^Osprey, S.; Barnett, J.; Smith, J.; Сотрудничество MINOS (7 марта 2009 г.). «Внезапное стратосферное потепление, наблюдаемое в данных MINOS о глубоких подземных мюонах» (PDF). Письма о геофизических исследованиях. 36 (5): L05809. Bibcode : 2009GeoRL..36.5809O. doi : 10.1029 / 2008GL036359.
18. ^Adamson, P.; и другие. (1 января 2010 г.). «Наблюдение вариаций интенсивности мюонов по сезонам с помощью дальнего детектора MINOS». Физический обзор D. 81 (1): 012001. arXiv : 0909.4012. Bibcode : 2010PhRvD..81a2001A. doi : 10.1103 / PhysRevD.81.012001.
19. ^Adamson, P.; и другие. (2011). «Наблюдение дальним детектором MINOS затенения космических лучей Солнцем и Луной». Физика астрономических частиц. 34 (6): 457–466. arXiv : 1008.1719. Bibcode : 2011APh.... 34..457A. doi : 10.1016 / j.astropartphys.2010.10.010.
20. ^П. Адамсон и др. (Сотрудничество MINOS) (2007). «Измерение скорости нейтрино с помощью детекторов MINOS и нейтринного пучка NuMI». Physical Review D. 76(7): 072005. arXiv : 0706.0437. Bibcode : 2007PhRvD..76g2005A. doi : 10.1103 / PhysRevD.76.072005.
21. ^D. Прощай (22 сентября 2011 г.). «Крошечные нейтрино могли нарушить предел космической скорости». Нью-Йорк Таймс. Эта группа обнаружила, хотя и с меньшей точностью, что скорости нейтрино соответствовали скорости света.
22. ^«MINOS сообщает о новом измерении скорости нейтрино». Фермилаб сегодня. 8 июня 2012 г. Получено 8 июня 2012 г.

Координаты : 47 ° 49′12 ″ N 92 ° 14′30 ″ W / 47,82000 ° N 92,24167 ° W / 47,82000; -92.24167

• NuMI и MINOS